鱼的味蕾长在脸上、身上、胡须上?不如撒上孜然和辣椒,正反煎一下……

我是科学家iScientist 2021-10-14 20:17

今年的诺贝尔生理学或医学奖告诉我们一个实用科学知识:吃完香辣火锅第二天屁屁痛,都是介导热痛觉的辣椒素受体TRPV1的错。


不过当年辣椒的祖先千辛万苦演化出让哺乳动物感到疼痛的辣椒素,本意可不是为了辣得你红光满面直呼再来一碗,而是希望既可以吓跑能感知辣的哺乳动物,防止它们嚼碎、破坏种子传播,又可以让缺乏辣椒素受体的鸟类顺利咽下种子,传播到远方。


鸟类没有TRPV1受体,也就没有辣觉,什么湖南辣、江西辣呀在鸟儿面前都不值一提。


不过,除了没有辣这种伪味觉,一些动物们还会缺失真正的味觉受体。


猫:我怀疑你在揭我短 | Pixabay


没有甜味受体?让采食花蜜的蜂鸟怎么办


我们常把味觉分为五种——甜鲜酸苦咸,由分布在舌头上的味蕾来负责感知。


味蕾实际上是一堆抱团的味觉细胞,味觉细胞能感受哪种味道全靠卡在细胞膜上的一些小零件:它们本质上是具有特殊结构的蛋白质,但又凭借着它们独一无二的功能而被称为味觉受体。


味觉受体就像一个个边界哨站,一旦食物中释放出的小分子像拼拼图一样恰好契合了味觉受体位于细胞膜外用来起探测作用的结构,信号站位于细胞内侧的部分就会释放“信使”唤醒细胞。


味觉细胞被唤醒之后,会把信号向位于大脑皮层的神经元传递。根据被唤醒的细胞类型不同,大脑能轻松翻译出舌头所探测到的滋味。


但是一旦编码味觉受体的模板基因出了差错,就有可能缺失相应的味觉


最典型的就是出现在甜味受体上的错误,看看下图,你会发现鲜味和甜味的味觉受体似乎长的和其他味觉受体不太一样,没错,因为它们都是由两种蛋白组装而成的蛋白复合体。


5种味觉受体示意图 | zukerlab.com


因为基因突变,我们的猫主子和鸟类都没有正常的T1R2蛋白,也就没有了感知甜味的能力[1, 2]。


身为食肉动物的猫主子吃不出甜味倒没有什么影响,不过以花蜜和浆果为生的蜂鸟如果食蜜不知其滋味,就有点匪夷所思了。


事实上,蜂鸟进化出了一种非常独特的鲜味受体来检测糖[3],产生类似于鲜味而非甜味的味觉体验。


另外偷偷说一个猫星人们的小秘密,猫猫不仅吃不出甜,还对苦味特别敏感


分析家猫的DNA,可以找到12种与苦味感知相关的基因,和多达7种的苦味受体,这意味着猫咪比其他动物更容易体验到讨厌的苦味。


猫咪有着迟钝的味觉系统,不得不努力提高对苦味的洞察力。因为对于动物而言,味觉系统往往是食物入腹的“最后一道防线”,能带来愉快体验的甜味和鲜味都是在提升食欲从而帮助促进摄入有营养的食物,而带来糟糕体验的酸味和苦味,则是在抑制食欲从而避免摄入腐败或有毒害的食物。


在漫长的演化之旅中,家猫的祖先纠结能否吃掉面前可能含有剧毒的小型无脊椎动物的岁月里,它们终于进化出了异常发达的苦味感知来为自己续命[4]。毕竟,宁可错失一口肥肉,也不能让一点剧毒入腹。


不过猫主子们可以尝出三磷酸腺苷 (ATP),这种为活细胞提供能量的小分子能让猫更愉快的感受到肉的鲜美 | 图虫创意


为了生存,企鹅放弃了感受食物的鲜美


如果感受不到甜味的猫猫和小鸟让你疼惜,那远居冰雪世界企鹅们的“心酸鹅生”则会更让你唏嘘。


因为企鹅仅有两种味觉体验——咸和酸


以鱼为生的企鹅竟然没有鲜味受体?这从演化的角度上其实是非常难以理解的,目前比较可信的解释为:企鹅丢失了一个向神经系统传导甜味、鲜味及苦味的重要零件


海鱼鲜美,可惜企鹅食不知味 | 图虫创意


味觉的产生依赖于被唤醒的味觉细胞向大脑传递信号,但要唤醒细胞传递味觉信号并不容易,其中最重要的一环是需要细胞内瞬时涌入大量的钠离子,产生 “去极化”效果


这需要一类特殊的离子通道蛋白,它们就像车站的闸机,当检票开始时,能瞬间放入持有特定车票的旅客——钠离子。


在味觉信号传递过程中,Trpm5离子通道蛋白放入钠离子 | 参考文献[5]


企鹅所丢掉的零件正是这样的一个离子通道蛋白,名叫Trpm5,甜味、鲜味及苦味信号的传输都需要它参与作用。


可是这么重要、关乎三种味觉的零件,企鹅怎么舍得说丢就丢呢?


这可能与Trpm5蛋白是一种温度敏感型蛋白有关。


在小鼠中的研究发现,低温会抑制Trpm5蛋白的活性,南极的冰天雪地实在不适合Trpm5蛋白发挥作用[6, 7]。


不过也有另一种推测,认为企鹅整条吞食鱼的进食方式使得味觉退化,仅保留避免摄入腐食的酸味感知,以及用于维持体内渗透压的咸味感知。


同是水里的邻居,鱼和鲸鱼的味觉怎么差这么多?


与企鹅少得可怜的味觉相比,鱼类反向演化出了最最发达的味觉感受系统


一条长约25cm的黄鮰(Ameiurus natalis)有高达20万个味蕾,而一条长35~40cm的斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)味蕾数甚至可以超过70万个(而有的海豚海狮和鲸鱼却几乎没有味蕾)[9, 10]。


密恐预警:斑点叉尾鮰皮肤上的味蕾分布图,每个圆点表示100个味蕾,方格大小为1 cm×1 cm | 参考文献[10]


因此有这样的说法,鳗鲡鱼可以在极大的水域中感知到一滴来自家乡的水,大马哈鱼可以在一个标准奥林匹克游泳池里面感受到一只虾的存在。


鱼类的大部分味蕾,都不在嘴里面,而是在脸上、身上、胡须上——鲇鱼满脸都是味蕾,鲤、鲟、鳕、鲻则全身体表到处都有味蕾,美斑点叉尾鮰嘴附近的4条胡须上,每平方毫米就有约25个味蕾。


既然鱼儿全身都有味觉,不如我们抹上孜然辣椒和盐粒…… | 图虫创意


而且不同的鱼类还有着口味上的偏好,鲟鱼对氨基酸的口味较为多样化;草鱼等植食性鱼类偏爱蔗糖的味道;梭子鱼、梭鲈和白鲑讨厌含有柠檬酸的食物,但罗非鱼、欧洲鳗鱼和虹鳟鱼则愿意食用酸性食物;和大多数动物一样,绝大部分的鱼也很讨厌苦味[11]。


这不禁让人思考,钓鱼佬如果按鱼的口味投其所好,是不是就不会“空军”呢?


彩蛋:

作者真的试过用甜玉米钓杂食性的鲫鱼和草食性的鳊鱼,十分钟钓一条, 和父上一起,一小时钓了六七斤。


参考文献

[1]Li, X., et al., Pseudogenization of a sweet-receptor gene accounts for cats' indifference toward sugar. PLoS Genet, 2005. 1(1): p. 27-35.

[2]Li, X., et al., Cats lack a sweet taste receptor. The Journal of nutrition, 2006. 136(7 Suppl): p. 1932S-1934S.

[3]Baldwin, M.W., et al., Evolution of sweet taste perception in hummingbirds by transformation of the ancestral umami receptor. Science, 2014. 345(6199): p. 929.

[4]https://www.scientificamerican.com/article/strange-but-true-cats-cannot-taste-sweets/.

[5]Neiers, F., M.-C. Canivenc-Lavier, and L. Briand, What Does Diabetes “Taste” Like? Current Diabetes Reports, 2016. 16.

[6]Damak, S., et al., Trpm5 null mice respond to bitter, sweet, and umami compounds. Chem Senses, 2006. 31(3): p. 253-64.

[7]Talavera, K., et al., Heat activation of TRPM5 underlies thermal sensitivity of sweet taste. Nature, 2005. 438(7070): p. 1022-5.

[8]Colsoul, B., et al., Loss of high-frequency glucose-induced Ca2+ oscillations in pancreatic islets correlates with impaired glucose tolerance in Trpm5-/- mice. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010. 107(11): p. 5208-13.

[9]Finger, T.E., et al., Postlarval growth of the peripheral gustatory system in the channel catfish, Ictalurus punctatus. J Comp Neurol, 1991. 314(1): p. 55-66.

[10]Atema, J., Structures and functions of the sense of taste in the catfish (Ictalurus natalis). Brain Behav Evol, 1971. 4(4): p. 273-94.

[11]Kasumyan, A.O., K.B.J.F. Doving, and Fisheries, Taste preferences in fishes. 2010. 4(4): p. 289-347.


作者:一只哈代

编辑:悲催的铊宝宝 酥鱼

排版:洗碗

题图来源:Pixabay


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